病死畜禽废水处理工艺探析

邱敬贤 ，刘君 ，彭芬

（1.航天凯天环保科技股份有限公司，湖南长沙410100；2.长沙环保（服务）工业技术研究院，湖南长沙410100）

1 病死畜禽处理背景

近年来，随着生活水平的不断提高，人们对于肉制品的需求越来越大，使得养殖业得到了飞速发展，但在其发展过程中同样给环境带来了严重的污染。目前，畜禽养殖污染在国内已成为第三大污染源，其产生的COD更是高居榜首[1]。

除了养殖废水的污染之外，人们对动物卫生安全问题的关注度也越来越高，有关动物卫生安全事件如黄浦江死猪事件等越来越受到人们关注。病死畜禽的随意丢弃不仅污染环境和饮用水源，容易造成疫病的传播，而且对人类生活危害较大[2]。因此,在指责处罚养殖户的同时，也应加强对规模化养殖过程中病死畜禽尸体的无害化处理，十分有必要推进病死畜禽无害化处理及其产物的资源化利用。

2 病死畜禽处理工艺

病死畜禽无害化处置是指采用物化等方法对病死畜禽进行处理，消灭所携带的细菌、病毒等病原体，从而消除其所带来的危害。农业部发布的《病死及病害动物无害化处理技术规范》（农医发［2017］25号），建议病死畜禽无害化处理方法主要包括深埋法、化制法和焚烧法等。然而，深埋法无法实现资源化利用，且对填埋地点的选址有一定的要求，要求远离居民区、水源、泄洪区等地区，且位于主导风向的下方，否则可能会导致疫病传播、土壤和地下水污染等问题[3]；焚烧法虽可有效控制病原微生物的传播，减量化彻底，但是需要建设专业的焚烧场地，投资成本高，操作管理困难，且焚烧过程中产生的粉尘和气体也易对大气环境造成污染，需要进行二次处理；而化制法是在高温高压下进行处理，杀菌彻底，且可资源化生成肉骨粉和动物油脂，但需配套废气废水处理设施。目前随着两型社会的建设和环保督查的加强，采用化制法对病死畜禽进行处理，制备肉骨粉和动物油脂，在解决病死畜禽危害的同时实现资源化利用已逐渐成为主流。

3 病死畜禽处理中废水处理

在化制法处理病死畜禽过程中会产生大量的废水，如果不进行处理，则会危害周围环境。其产生的污水主要为污蒸汽冷凝水、冲洗废水以及工作人员产生的生活污水等[4]，主要污染物为氨氮、油脂、COD，BOD，SS等，各污染物浓度一般较高，可生化性好。

3.1 废水设计水量

3.1.1 冷凝废水

某项目日处理病死畜禽为3 t/d，所处理的病死畜禽含水率按70%计算，则化制病死畜禽的含水量为2.1 t/d。假设在化制过程中病死畜禽所含水分80%转化为水蒸气，剩余20%存在于化制生成的肉骨粉和油脂中，而所转化的水蒸气有10%以水蒸气形式伴随其他废气排出，剩余有90%在冷凝器中冷凝下来，则本项目化制冷凝废水冲水量为1.512 t/d。

3.1.2 冲洗废水

冲洗废水包括设备冲洗水、地面冲洗水和运输车辆冲洗水。运输车辆每运输一批病死畜禽需进行冲洗消毒，该项目按每次运输0.5 t，2辆车进行运输，每天运输3次，每次每辆车用水20 L计。设备和地面冲洗为每日一次，保持设备和地面的清洁，每天按1 L/m2用水，共500 m2计，则本项目运输车辆冲洗废水量为2×3×20+1×500=0.62 t/d。

3.1.3 生活污水

项目建成后，拟定劳动人员为4人，人均用水量按50 L/d计，取变化系数为2.3，则生活污水产生量为2.3×50×4=0.46 t/d。

取设备冲洗水、地面冲洗水和运输车辆冲洗水的排放系数为0.8，则本病死畜禽处理项目的废水产生量具体情况见表1。

表1 本项目废水产生情况

综上，本项目的废水产生量共计1.512+0.8×0.62+0.46=2.468 t/d，则污水处理站废水处理设计规模为3.0 t/d。

3.2 废水水质

项目设计废水进水水质具体情况见表2。污水站设计出水排放标准采用《再生水水质标准》（SL368—2006）工业用水中的冷却用水和洗涤用水的控制项目及指标限值作出水标准，设计出水指标见表3。

表2 设计进水水质 mg/L

表3 设计出水水质 mg/L

3.3 废水处理工艺

由于本项目废水进水为中浓度废水，且B/C比较高，盐分不高，水量较小，拟采用“预处理+生化处理+MBR+消毒”工艺进行处理，具体处理工艺如下。

3.3.1 预处理工艺：格栅+气浮池+调节池

由于进水中含有大量的悬浮物、动物油脂等物质，先采用格栅进行预处理去除部分，之后出水由潜水提升泵提升至气浮池，在PAC，PAM等破乳剂的作用下进行油脂的破乳，破碎成细小油珠，细小油珠在曝气产生的大量细微气泡作用下带至污水表面，形成浮渣，最后在刮渣机的作用下清出气浮池。气浮池出水进入调节池，在其中进行水质水量的调节，尤其是pH值的调节，为后续处理做准备，同时还可以作为应急处理池。原水经过预处理后废水的SS和动物油脂得到极大的去除，同时COD和BOD去除较少。

3.3.2 厌氧工艺：水解酸化法

由于原水B/C较高，将预处理后的出水进行生化处理。首先进行厌氧处理，污水中的有机物在厌氧条件下被厌氧菌分解、代谢、消化，使得污水中的有机污染物大幅减少，但厌氧处理的去除率不是很高，出水不能直接排放，一般不单独使用，后接好氧工艺。目前厌氧工艺主要有水解酸化反应器，AF，AFB，UASB，EGSB，IC，ABR等，其优缺点的比较见表4。由于原水水量较小，不适合大型设备，并且B/C比较高，可生化性较高，因此，本项目的厌氧处理工艺采用水解酸化工艺。根据《水解酸化反应器污水处理工程技术规范》（HJ2047—2015），水解酸化工艺对病死畜禽处理废水的 SS、COD、BOD的去除率分别为 50%～80%，30%～50%，20%～40%。

3.3.3 好氧工艺：生物接触氧化法

目前好氧处理技术中使用较多的是传统活性污泥法、氧化沟、SBR、生物接触氧化、BAF和生物膜法等。表5为以上各好氧技术的优缺点对比表。从本项目的排放标准和处理水量来看，同时兼顾经济效益，好氧处理工艺拟采用生物接触氧化法。根据《生物接触氧化法污水处理工程技术规范》（HJ2009—2011），生物接触氧化工艺对工业废水的SS，COD，BOD的去除率分别为70%～90%，60%～90%，70%～95%。

表4 各厌氧处理工艺优缺点对比表

表5 各好氧处理工艺优缺点对比表

3.3.4 膜生物反应器

由于好氧处理工艺的出水中COD，BOD含量仍高于排放标准，增加MBR工艺，进一步去除有机污染物。

膜生物反应器（简称MBR）是将废水的生物法处理与现代膜分离技术结合在一起，同时取消了二沉池进行固液分离。MBR工艺有以下特点。

（1）出水水质好，效果稳定。由于膜分离作用，SS接近为零，出水可直接回用，且将反应器污泥停留时间和水力停留时间进行完全分离，运行更加灵活可靠。

（2）耐冲击负荷强，对进水变化的适应性强。解决了传统活性污泥法造成的对最大生物浓度的限制，同时反应器内的微生物浓度高，有机物去除率高。

（3）产泥量少，降低后续污泥处理费用，占地面积小，工艺流程简单，结构紧凑，启动快，不受场地限制。

根据《膜生物法污水处理工程技术规范》（HJ2010—2011），膜生物法对SS，COD，BOD的去除效率分别在99%，90%和95%以上。因此，经过膜生物法处理后其SS，COD，BOD基本可以满足出水标准。MBR定期进行反清洗。

3.3.5 消毒工艺：二氧化氯消毒

由于废水为病死牲畜处理废水，废水中含有大量的大肠杆菌等病原菌，必须在消毒杀菌之后，出水才可以安全排入水体或循环回用，因此，必须进行消毒处理。目前常用的消毒方法有紫外线消毒、液氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒等。各消毒工艺的优缺点对比见表6。

表6 各消毒方法的优缺点对比表

目前，以上几种消毒方式在国内均有应用。大型污水处理厂主要采用液氯消毒，运行费用低。而中小型污水处理厂主要采用紫外线和二氧化氯消毒，但紫外线消毒效果不够稳定，因此二氧化氯消毒的应用越来越多。臭氧消毒主要应用于中水处理及废水回用，具有较强的消毒效果及脱色效果。因此，本项目采用二氧化氯消毒，而二氧化氯消毒设备又分为化学法和电解法两种，其中电解法二氧化氯消毒设备具有原料食盐易得，并且原料转化率接近100%，占地面积小，运行成本低，设备运行安全，自动化程度高，使用寿命长等特点而得到广泛应用。因此，采用电解法二氧化氯消毒设备。

综合以上分析，本病死畜禽项目的废水处理工艺如图1所示。

图1 病死畜禽废水处理工艺流程

3.4 工艺流程

（1）格栅：去除废水中的绝大部分SS和少量的动物油脂，定期人工清掏。

（2）气浮：在PAC和PAM以及曝气条件下，去除绝大部分的动物油脂、SS和部分有机物，气浮产生的浮渣由刮渣机清除，进入污泥浓缩池处理。

（3）调节池：对废水的水量水质进行调节，便于后续处理。

（4）水解酸化：有机污染物在水解酸化池内分解转化为易生物降解的小分子有机物，去除部分COD，同时提高废水的可生化性。

（5）生物接触氧化：在填料和好氧菌的作用下去除绝大部分的COD和BOD。

（6）MBR：一方面取代了二沉池，一方面借助MBR膜对出水进行固液分离，截留大部分有机物分子，从而确保出水的COD，BOD和SS达标。

（7）消毒：利用电解法二氧化氯发生器产生的二氧化氯对MBR出水进行消毒处理，灭杀废水中大部分的病原体，同时氧化消除出水色度，经消毒后的出水可达标排放。

（8）污泥浓缩处理：格栅池定期人工清掏；气浮池产生的浮渣自流入污泥浓缩池；MBR池中设置污泥回流泵：正常运行下，污泥回流至水解酸化池和生物接触氧化池。处理后的干泥外运处置，滤液回到源头循环处理。

3.5 注意事项

（1）格栅池中，定期对浮渣进行人工清掏。运行中如有异常情况或异常信号应立即停机并切断电源，及时检查并排除故障，不得强行启动，防止事故发生。

（2）在气浮池的运行管理中，PAC和PAM药剂投加量的过低和过多均会对动物油脂的去除效果造成影响，还需注意气浮池反应、溶气及刮渣的顺序。

（3）在水解酸化池的运行管理中，最重要的是防止池内温度过低和超负荷投加，两者对水解酸化效果的影响非常显著，并且其恢复过程需要很长一段时间，应及时处理。水解酸化池需及时排泥，避免厌氧产甲烷。

（4）生物接触氧化池调试进行时，曝气量应随着废水进水量的增加而逐步从小气量开始增大，保持池内的DO在2～4 mg/L。同时应及时检查曝气装置的运行情况，保持其正常运行。

（5）MBR膜反应器内的MLSS的浓度应实时进行调整，保持在7 000～18 000 mg/L。当其过低时则采取停止污泥排放或加大种泥投入等措施处理，过高时则采取加大污泥向污泥浓缩池等的排放量来处理。另外采取调整曝气条件等措施进行DO的调节，保持MBR溶解氧在2 mg/L以上。同时膜定时进行反冲洗，包括化学冲洗和清水冲洗。

（6）在电解法二氧化氯发生器设备使用期间，应备好原料食盐。设备应安装在室内避免阳光直射的位置，地面为混凝土基础，同时保证室内通风良好。

4 总结

运用“预处理+生化处理+MBR+消毒”工艺处理病死畜禽处理过程中产生的废水，不仅能够降低我国水资源的消耗率，减轻该类废水对环境的污染，而且还可以助力我国畜禽养殖行业的发展，所以，应高度重视病死畜禽废水解决的重要性。当然，该病死畜禽废水处理工艺在实际运用过程中可能还存在着一些问题，相关人员应积极改进工艺中的不足，以此促使我国病死畜禽废水的无害化处理。同时还应该积极推动病死畜禽废水处理的工艺创新，立足实际寻求合理方法予以实践，以求推动经济增长的同时，保护生态环境，助力生态文明建设。